Come è possibile che una scheda micro-SD possa avere 2GB e un'altra esattamente della stessa dimensione possa avere una capacità di 400GB?

Ogni scheda MicroSD ha fondamentalmente le stesse cose all'interno. Da un lato, c'è un singolo chip di memoria flash. Dall'altro, un chip di controllo SD. Tutto qui.

Come la densità di un singolo chip NAND flash è aumentata, la capacità della scheda MicroSD è aumentata. Oggi, i singoli chip possono fornire 512GB di memoria flash. Come?

Si tratta di efficienza di memorizzazione. In una memoria flash, ogni "cella" flash è un transistor MOSFET a canale N con un bit in più. Un transistor FET funziona come una valvola per gli elettroni... quando si cambia la tensione su un "gate", il "canale" cambia di resistenza. Quindi in una cella flash, c'è una cosa chiamata "floating gate", che è un gate isolato tutto intorno. Quindi i chip flash usano uno strano effetto quantico (Fowler-Nordheim tunneling) per spingere gli elettroni attraverso l'isolante. Quegli elettroni rimangono lì. Così la resistenza attraverso un flash FET senza elettroni è alta, con gli elettroni è bassa, e c'è il tuo pezzo di memoria.

Ma col tempo, non era abbastanza... e questo non è un dispositivo digitale. Così hanno messo tre diverse quantità di elettroni sul gate, più lo zero, e hanno creato il flash MLC, in cui ogni cella flash memorizza quattro valori, o due bit di informazione. Immediatamente, lo stesso design flash ha raddoppiato le dimensioni. Ci sono anche chip TLC (8 valori possibili, 3 bit/cella) e chip QLC (16 valori possibili, 4 bit/cella).

E probabilmente sapete che gli IC continuano a diventare più piccoli. Questo è stato utile per un po', ma se ci pensate, non potrebbe andare avanti per sempre. Si possono inserire solo tanti elettroni nel gate fluttuante di un transistor da 10 nm, e col tempo, alcuni di loro si allontanano. Quindi fare una cella flash troppo piccola ha iniziato a renderla meno affidabile e meno longeva.

Così, proprio come facevano gli umani nei villaggi che non avevano più spazio secoli fa, i progettisti di chip flash hanno iniziato a costruire. Tutti i flash ad alta densità oggi sono multistrato, tecnologia chip 3D... Credo che alcune aziende abbiano 128 strati. Così il chip che una volta memorizzava 512 MB può ora essere 128 volte più grande con lo stesso ingombro. Infatti, quando la NAND 3D è diventata una cosa, le aziende di chip sono tornate alle vecchie e più grandi geometrie di chip, per rendere ogni cella più grande e, quindi, più affidabile.

E penso che siamo già a 1TB di dispositivi NAND flash a chip singolo. Anche se alcuni di questi possono sottolineare il termine "chip", dato che è possibile acquistare un dispositivo dall'aspetto di chip in questi giorni che è in realtà un modulo multi-chip. A MicroSD non importa... finché è abbastanza piccolo da adattarsi, a loro sta bene. E tra non molto, sarà quello che vedete qui, un chip UFS su una microcard. C'è già una specifica per un lettore di schede che fa MicroSD e MicroUFS.